泥石流源地坡面土体活动随机性规律实验

坡面土体的崩塌活动是泥石流形成的初始过程。为了研究降雨条件下该过程中蕴含的随机性,选择典型泥石流源地坡面进行人工降雨实验,观测坡面径流和坡面土体活动特征。结果表明：坡面径流的产生与坡面土体的供给是2个相对独立的过程;坡面产流过程在时间上具有连续性,空间上具有均匀性,规模上具有稳定性;即使是在恒定的降雨强度条件下,泥石流的源地土体活动也表现为一个离散的土体崩塌序列,具有时间上的间歇性、空间上的聚集性、规模上的随机性,且在时间上服从泊松分布,在规模上服从规模-频率的幂率关系;坡面的水土过程是不完全同步的,泥石流的形成依赖于坡面土体补给的时间、空间和规模分布,这也决定了泥石流阵流的多变和流量的涨落。建立基于土体活动特征的随机性补给模型,结合分布式水文模型,是建立科学的泥石流预报模型的有效方法。     

近年天津地区冰雹和雷暴天气特征研究

基于天津地区13个观测站的1990～2009年冰雹资料和2000～2009年雷暴资料,分析了近年来天津地区降雹、雷暴的时空分布特点,并总结出当前雷暴云移动路径,以及引发此类天气的主要影响系统.主要结论为:(1)近20年天津地区年平均雹日是12.6 d,北部蓟县为冰雹天气多发区,冰雹天气常出现在春夏秋季节,集中出现在每年3～9月;(2)全市13个测站在13:00(北京时间,下同)到20:00之间雷暴的发生概率较大,且西北路径,西南路径的雷暴云出现频率较高,占到了65.2％;(3)引发天津地区冰雹及雷暴天气的主要影响系统为高空冷涡和高空槽,所占比例为49.54％和43.12％.     

铺设集束管道的最佳排列型式及当量管径计算

孔／管直径比是水平定向钻进铺管的重要基础设计参数,当铺设集束管道时,管道的排列型式及当量管径计算直接影响孔／管直径比的确定。采用几何方法研究最佳排列型式及当量管径计算问题,提出一定数量的集束管应以对应的正多边形排列为最佳型式,同时给出了当量管径的计算方法、公式与简表。     

基于降雨分级的泥石流降雨I-D预报模型

降雨阈值是泥石流预警预报和防灾减灾的重要研究内容。通过野外考察、文献查询等手段,收集了汶川地震灾区典型区域(都(江堰)汶(川)公路沿线)震后34次泥石流事件和对应的降雨过程,通过统计诱发泥石流的降雨历时及平均降雨强度,建立了该地区的降雨I-D(雨强-历时)关系;针对I-D关系在实际预报中的不足,结合中国气象部门的雨量划分标准和诱发泥石流的降雨历时将降雨分为小量级降雨(SI)、中量级降雨(MI)和大量级降雨(LI)3个等级,得出复合型降雨I-D关系。结果表明:①都汶地震灾区诱发泥石流的降雨历时为2～53h,平均降雨强度为0.1～13.8mm/h,I-D关系可表示为I=5.94 D-0.70;②复合型降雨I-D预报模型可进行分级预警,其中约80%泥石流事件超过了橙色等级预警线,I-D关系式为I=10.0 D-0.56(1h≤D 12h),I=4.8 D-0.26(D≥12h);③改进后的复合型降雨I-D阈值线斜率更小,预报精度更高,更适合中国西部山区的泥石流预报工作,且在2014—2016年都汶公路沿线的泥石流预报检验中取得了较好效果。本研究拟为汶川地震灾区泥石流的预警预报提供技术支撑。     

降雨对泥石流源地土体活动的指数式放大效应

多数泥石流是从坡面活动开始的.坡面的不稳定土体活动,如崩塌、滑坡等,既是泥石流的物质来源,也决定着泥石流的形成方式和规模变化.四川汶川牛圈沟和北川魏家沟泥石流源地坡面人工降雨实验表明,坡面土体活动是间歇、涨落的随机过程,崩塌的时间间隔随着降雨强度的增大呈指数减小,每组实验中的崩塌总数目和雨强的关系如N=CN exp(kN IR);崩塌规模随着降雨强度的增大呈指数增大,每组实验中平均崩塌量与雨强的关系如M=CMexp(kM IR);坡面崩塌的总量可以表示为:V=NM=CNCM exp((kN+kM)IR);受土体颗粒粒径的影响,不同坡面崩塌量随雨强变化的参数不同,研究揭示了大规模泥石流的形成是由于源地土体活动强度随雨强的指数式增强.     

泥石流多发区蒋家沟流域的下渗与产流特点

在云南东川蒋家沟泥石流源区多个典型点,进行野外下渗试验得出蒋家沟流域宽级配土的下渗特征。试验发现:1.下渗曲线皆较好满足霍顿下渗公式;2.下渗率比较大,主要土壤红黄壤的各种土地利用类型的稳定下渗率都在0.08 mm/s以上;3.不同土壤类型的稳定下渗率按大小排序依次为:砾石土>红黄壤>燥红土,红黄壤的各种土地利用类型的稳定下渗率按大小排序依次为:耕地>林地>灌木丛>裸地(滑坡后壁)>草地。蒋家沟流域宽级配土决定了降雨时壤中流产流占有很大比例,在径流场进行人工降雨,采集前期土壤水、壤中流和降雨样品,通过测试其中的稳定同位素浓度,利用同位素分割径流的原理,发现前期土壤水在壤中流产流中起着不可忽略的作用。降雨时,大量雨水下渗入土体,使孔隙水压力增加,前期土壤水位于湿润峰的前端,因此壤中流产流初期,前期土壤水占有很大的比例,达到86.46%,随着降雨时间的持续,雨水逐渐取代前期土壤水的作用,导致产流中本次降雨的比例逐渐升高,试验结束时达到85.63%。可以推断,短历时暴雨时,降雨强度大于下渗率,该流域以超渗产流为主,易发生坡面泥石流;长时间小强度降雨时,该流域以蓄满产流为主,壤中流占有很大比例,本次降雨是泥石流暴发的诱发因素,但不一定是水量的主要供给源。     

都汶公路沿线诱发泥石流的降雨特征

都(江堰)汶(川)公路是通往川西北的重要交通要道,地震造成该路段泥石流危害极为严重。选择都汶公路南段为研究区,收集了2008—2011年间的22次泥石流事件及其对应的降雨过程,分析了雨型、降雨强度、前期降雨等因子对泥石流的影响,并利用I-D模型得出研究区泥石流的降雨阈值,分析时间和流域面积对阈值的影响。各种档次降雨雨型都可能诱发泥石流,降雨强度是泥石流的控制因子,降雨历时越长,需要的激发雨强越小;前期降雨对泥石流起着较为重要的作用,只有在超过14.8 mm/h时,较小的雨强才有可能诱发泥石流,且有效前期降雨越大,需要的激发雨强越小。地震造成泥石流的诱发临界降雨大幅减小,地震之后诱发泥石流的降雨条件逐年回升,2009年之后泥石流的降雨阈值较2008年大幅上升;流域面积不同,泥石流的频率也有所差异。该研究可为该区泥石流的监测预警与预测预报作贡献。     

河北省近45年温度变化的特征分析

利用河北省39个地面观测站1961-2005年气候观测资料,研究河北省的平均温度、最高温度、最低温度和炎热日、寒冷日的变化趋势和特点.结果表明:近45年来河北平均温度显著上升,其中冬季增暖幅度最大,夏季变化不明显,而且20世纪60年代最冷,70、80年代开始增温,90年代至今最暖.各季节的最低温度增暖幅度均远高于最高温度,表明气候变暖主要体现在最低温度的明显升高.     

对甘肃舟曲特大泥石流灾害的初步认识

2010-08-07T23:00左右,甘肃省甘南藏族自治州舟曲县县城北面的罗家峪、三眼峪流域突降强暴雨,引发了特大泥石流灾害.泥石流将沿途村庄和城区夷为平地,摧毁了沿途的楼房民居,毁坏了大量的农田.泥石流还冲进白龙江形成堰塞湖,将半个舟曲县城淹在水中.此次泥石流流速快、流量大、规模超大,发生于半夜,且表现为山洪-泥石流-堰塞湖灾害链形式,因而造成重大人员伤亡和财产损失.截止08-15,共造成4 496户、20 227人受灾,水毁农田约95 hm2、房屋5 508间,1 248人遇难,496人失踪,是建国以来我国损失最严重的泥石流灾害.现场调查与遥感图像分析表明,舟曲泥石流是局部强降雨作用下发生的百年一遇的水力型特大泥石流灾害.三眼峪、罗家峪泥石流总方量约220×104 m3.沟内储存的大量的崩塌、滑坡体及坡积物、残积物为泥石流提供了丰富的固体物质.形成区陡峭的地形以及沟道内堆石坝、拦沙坝形成的陡坎级联堵溃效应,加大了泥石流的流速、流量与破坏力.在分析本次泥石流的背景条件、灾害成因、特征以及发展趋势的基础上,提出了相应的减灾对策.     

利用静止卫星窗区红外亮温反演晴空区风场的初步研究

云导风反演明显的局限是在晴空区无法获取风场。为克服这种局限,提出利用静止卫星红外图像资料反演晴空区风场的方法—时间序列差值法,利用LOWTRAN7对其进行可行性分析,并应用云导风实验系统CWIS进行晴空区导风实验。结果表明：实验结果与NCEP资料低空风场有很好的一致性。因此,在传统的“云导风”基础上,增加晴空区卫星导风,可为卫星遥感资料在台风、梅雨和强对流等天气系统分析预报中的定量应用提供更多的卫星风矢。